Modellierung von Energieversorgungsszenarien

Übergeordnetes Ziel der Transformation von Energiesystemen ist die drastische Reduktion klimaschädlicher CO2-Emissionen. Dieses Ziel erfordert eine ganzheitliche Betrachtung aller Elemente der Energiewandlung und -nutzung unter Einbeziehung aller Verbrauchssektoren – private Haushalte, Verkehr, Industrie und Gewerbe – sowie aller Energieträger. Der wachsende Einsatz nicht regelbarer, fluktuierender erneuerbarer Energien bedingt eine notwendige Flexibilisierung im Bereich der komplementären Energiebereitstellung und der Energieverwendung, einen wachsenden Einsatz von Speichern unterschiedlichster Technologie und Größe und insgesamt ein zunehmendes Zusammenwachsen der unterschiedlichen Komponenten des Energiesystems.

Am Fraunhofer ISE haben wir eine Reihe unterschiedlicher, sich ergänzender Modellierungswerkzeuge entwickelt, um komplexer werdende Energiesysteme detailliert ganzheitlich abzubilden. Dabei werden Zeitschritte von Stunden und kleiner verwendet, um das Wechselspiel der enthaltenen Komponenten in ihrer Dynamik adäquat zu erfassen. Die Modelle unterscheiden sich z. B. hinsichtlich der räumlichen Auflösung und hinsichtlich der betrachteten Systemgrenzen. Somit können kundenspezifisch Fragestellungen mit dem jeweils am besten geeigneten Modell beantwortet werden. Für Kommunen oder kommunale Energieversorger sind z. B. Fragen zur konkreten technisch-wirtschaftlichen Umsetzung kommunaler Klimaschutzkonzepte von Interesse; für diese Fragestellungen haben wir das Modell KomMod entwickelt. Das Modell REMod (Regenerative Energien Modell) fokussiert dagegen auf nationale und länderübergreifende Energiesysteme und deren Transformation. Weitere Modelle adressieren Teilaspekte, z. B. das Zusammenspiel von erneuerbaren Energien zur Stromerzeugung mit Verteilnetzen und Speichern. Gemeinsamkeit aller Modelle ist die Verwendung leistungsfähiger Optimierer, um kostenminimierte Gesamtlösungen unter gegebenen Randbedingungen – z. B. Obergrenzen der energiebedingten CO2-Emissionen – zu ermitteln.

 

 

Unsere Leistungen umfassen:

  • sektor- und energieträgerübergreifende Modellierung komplexer Energiesysteme
  • Optimierung von Versorgungsstrukturen unter Berücksichtigung langfristiger Kostenentwicklungen
  • vergleichende Analyse und Optimierung von Transformationspfaden
  • Studien für Kommunen, Regionen, Länder oder länderübergreifend
  • Analyse von Technologien hinsichtlich ihrer Einsatzchancen und -bedingungen in zukünftigen Energiesystemen

Was kostet die Energiewende? Wege zur Transformation des deutschen Energiesystems bis 2050

Prof. Dr. Hans-Martin Henning / Dr.-Ing. Dipl.-Wirt.-Ing. Andreas Palzer, Fraunhofer ISE 05. November 2015

Die Energiewende in Deutschland ist erklärtes politisches Ziel der Bundesregierung. Um mindestens 80 Prozent, bezogen auf 1990, sollen die Treibhausgasemissionen bis 2050 reduziert werden. Hierfür ist eine massive Reduktion der energiebedingten CO2-Emissionen erforderlich, die einen fundamentalen Umbau hin zu einer weitgehend dekarbonisierten Energieversorgungsstruktur bedingen. Dieser Umbau, der erhebliche Investitionen erfordert, ist allerdings kein Selbstläufer.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE stellen jetzt eine Studie zur System- und Kostenentwicklung einer klimaschutzkompatiblen Transformation des deutschen Energiesystems von heute bis 2050 vor. Die modell-basierte Untersuchung erstreckt sich über alle Sektoren und Energieträger und analysiert detailliert, wie Deutschland seine Klimaschutzziele durch Maßnahmen der effizienten Energienutzung und den Einsatz erneuerbarer Energien erreichen kann. Dabei werden auf Basis unterschiedlicher Szenarien verschiedene, kostenoptimierte Transformationspfade aufgezeigt.